KR101392344B1 - 컬러 신호 변환 방법 - Google Patents

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파울라 제인 알레시
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Abstract

디스플레이의 3색 영역 규정 프라이머리에 대응하는 3개의 컬러 입력 신호(R, G, B)를, 디스플레이의 색영역 규정 컬러 프라이머리와, 구동 레벨에 따라 변하는 컬러를 가진 하나의 추가 프라이머리에 대응하는 4개의 컬러 출력 신호(R', G', B', W)로 변환하는 방법은, 추가 프라이머리의 구동 레벨과, 추가 프라이머리에 대한 구동 레벨의 범위에 걸쳐 함께 등가 컬러를 생성하는 3색 영역 규정 프라이머리 간의 관계를 결정하는 단계와, 규정된 관계 및 상기 3개의 컬러 입력 신호를 이용하여, 4개의 컬러 출력 신호 중 W에 대한 값, 및 3개의 컬러 입력 신호의 하나 이상의 R, G, B 성분에 적용되어, 4개의 컬러 출력 신호의 R', G', B'의 값을 생성하는 변경값을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

컬러 신호 변환 방법{INPUT-SIGNAL TRANSFORMATION FOR RGBW DISPLAYS}
본 발명은 가색 RGBW 디스플레이(additive color RGBW display)에 관한 것으로, 특히 특정 실시예에서는 RGBW OLED 디스플레이에 관한 것이다.
가색 디지털 이미지 디스플레이 디바이스는 현재 널리 알려져 있으며, CRT(cathode ray tubes), 액정 모듈레이터(liquid crystal modulators), 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes)와 같은 고체 발광기(solid-state light emitters)와 같은 다양한 기술에 근거하여 만들어지고 있다. 통상의 가색 디스플레이 디바이스에 있어서, 화소는 적색, 녹색, 청색의 채색 서브화소(colored subpixels)를 포함하고 있다. 이들 서브화소들은 색영역(color gamut)을 규정하는 컬러 프라이머리(color primaries)에 해당한다. 이들 3개의 서브화소로부터의 조명을 부가적으로 즉, 인간의 시각 체계(human visual system)의 통합 능력(integrative capabilities)으로 조합함으로써, 광범위한 컬러를 얻을 수 있다. 어떤 한 기술에 의하면, OLED는 광자기 스펙트럼의 원하는 부분 내에서 에너지를 발산하도록 도핑된 유기 재료를 직접 이용하여 컬러의 생성에 이용되거나, 또는 이 와 달리 광대역 발광(외관상으로는 백색) OLED(broadband emitting OLED)는 컬러 필터로 연하게 하여 적색, 녹색, 청색을 얻는 데 사용될 수 있다.
백색 또는 거의 백색 서브화소를 적색, 녹색, 청색과 함께 이용하여, 시간이 지남에 따라 전력 효율(power efficiency) 및/또는 휘도 안정성을 향상시킬 수 있다. 전력 효율 및/또는 휘도 안정성을 향상시키는 다른 방법은 하나 이상의 추가 비백색 서브화소(additional non-white subpixels)를 이용하는 것이다. 그러나, 컬러 디스플레이 디바이스 상에 디스플레이되도록 예정된 이미지 및 다른 데이터는 일반적으로 저장되거나 3개의 채널, 즉 표준(예컨대 sRGB) 또는 특정(예컨대 측정된 CRT 인광) 세트의 프라이머리에 대응하는 3개의 신호를 가진 채널로 송신된다. 따라서, 인입 이미지 데이터는, 3개의 채널 디스플레이 디바이스에서 이용되는 3개의 서브화소이기 보다는, 화소당 4개의 서브화소를 이용하는 디스플레이 상에서의 이용을 위해 변환되어야 할 것이다.
CMYK 프린팅 분야에서는, UCR(undercolor removal) 또는 GCR(gray component replacement)로서 알려진 변환은 RGB로부터 CMYK로, 또는 더 구체적으로는 CMY로부터 CMYK로 바꾸는 것이다. 가장 기본적으로는, 이들 변환은 CMY값의 몇몇 부분을 감색하고 그 값을 K값에 더하는 것이다. 이들 방법은, 전형적으로 불연속 색조 시스템(non-continuous tone system)을 수반하기 때문에, 이미지 구조상의 한계(image structure limitations)로 인해 복잡하지만, 감색된 CMYK 이미지의 백색이, 프린트될 기판에 의해 규정되기 때문에, 이들 방법은 컬러 처리에 대해서는 비교적 간단하다. 연속 색조 가색 시스템 내에서 아날로그 알고리즘을 적용하려 하 면, 디스플레이 시스템 백색 포인트와 추가 프라이머리(additional primary)의 컬러가 상이한 경우, 컬러 에러를 초래한다.
순차 필드 컬러 프로젝션 시스템(sequential-field color projection systems)에 있어서, 적색 프라이머리, 녹색 프라이머리 및 청색 프라이머리를 조합하여 백색 프라이머리를 이용하는 것이 알려져 있다. 적색 프라이머리, 녹색 프라이머리, 청색 프라이머리에 의해 제공되는 밝기를 증대시키기 위해 백색이 투사되지만, 이는 본래부터 투사되는 색의 전부는 아니더라도 소정의 색의 포화도(color saturation)를 감소시킨다. Morgan 등에 의해 미국 특허 제6,453,067호에 제안된 방법은, 적색, 녹색, 청색의 최소 농도에 의거하여 백색 프라이머리의 농도를 산출하고, 이어서 스케일링(scaling)을 통해 수정된 적색, 녹색, 청색의 농도를 연산하는 접근법을 교시하고 있다. 스케일링은, 표면상으로는 백색에 의해 추가 제공되는 밝기로부터 야기되는 컬러 에러를 보정하려는 것이지만, 스케일링에 의한 간단한 보정은, 모든 컬러에 대해, 백색의 추가로 손실되는 모든 색의 포화도를 결코 복구하지 않는다. 이 방법에서의 감색 단계가 없으므로 적어도 몇몇 컬러에서 컬러 에러를 유발한다. 추가적으로, Morgan의 개시물에는, 디스플레이 디바이스의 원하는 백색 포인트와 백색 프라이머리의 컬러가 상이한 경우에 발생하는 문제를 설명하지만, 그 문제의 적절한 해결법은 제시하고 있지 않다. 이 방법은 효율적으로 백색 프라이머리의 선택지를 디바이스의 백색 포인트 주위의 좁은 범위로 한정하는, 평균적으로 유효한 백색 포인트를 단순히 수용하고만 있다.
Lee 등("TFT-LCD with RGBW Color System", SID 03 Digest, pp.1212-1215)에 의해, 적색, 녹색, 청색, 백색의 화소를 갖는 컬러 LCD를 구동하는 유사한 접근법이 기술되어 있다. Lee 등은, 백색 신호를 최소한의 적색, 녹색, 청색의 신호로서 연산하고, 그 후, 휘도 향상 극대화를 위해, 컬러 에러의 전부는 아니지만, 몇몇을 보정하도록 적색 신호, 청색 신호, 녹색 신호를 스케일링한다. Lee 등에 의한 방법은 Morgan에 의한 방법과 동일한 컬러 불일치성의 문제가 있다.
강유전성 액정 디스플레이의 분야에서, Tanioka에 의한 미국 특허 제5,929,843호에 다른 방법이 개시되어 있다. Tanioka의 방법은, 최소한의 R, G, B 신호를 W 신호에 할당하고, R, G, B 신호 각각으로부터 동일한 것을 감산하는 통상의 CMYK 접근법과 유사한 알고리즘을 수행한다. 공간적 아티팩트(spatial artifacts)를 방지하기 위해서, 이 방법은 낮은 휘도 레벨에서 더 부드러운 컬러를 야기하는 최소 신호에 적용되는 가변 배율(variable scale factor)을 교시하고 있다. CMYK 알고리즘과 유사하기 때문에, 상기에 인용된 동일한 문제, 즉, 디스플레이 백색 포인트의 컬러와 상이한 컬러를 갖는 백색 화소가 컬러 에러를 야기하는 문제가 발생한다.
Primerano 등에 의한 미국 특허 제6,885,380호 및 Murdoch 등에 의한 미국 특허 제6,897,876호에는, 백색 화소가 디스플레이 백색 포인트의 컬러와 상이한 컬러를 가질 때에 컬러 에러를 야기하지 않도록 3개의 컬러 입력 신호(R, G, B)를 4개의 컬러 출력 신호(R, G, B, W)로 변환하는 방법이 기술되어 있다. 그러나, 이들 방법은, 에미터의 컬러 및 특히 W 에미터의 컬러(이들 경우에는 백색)가 일정하다고 가정한 것이다. Lee 등에 의한 미국 특허 공개 제2006/0262053호에 기술된 바와 같이, 백색 발광 OLED의 컬러는 전압을 제어함으로써 변환될 수 있다. 즉, 백색 발광 OLED의 컬러는 발광 강도에 의해 변환될 수 있다. 3개의 컬러 입력 신호로부터 4개의 컬러 출력 신호로의 변환의 문제에 대해, 예컨대 Morgan 등에 의한 미국 특허 제6,453,067호, Choi 등에 의한 미국 특허 공개 제2004/0222999호, Inoue 등에 의한 미국 특허 공개 제2005/0285828호, van Mourik 등에 의한 국제 특허 공개 WO2006/077554, Chang 등에 의한 미국 특허 공개 제2006/0187155호 및 백에 의한 미국 특허 공개 제2006/0256054호에 개시된 다수의 다른 방법이 제기하고 있지만, 이들 방법은 컬러가 가변되는 백색 에미터를 조정할 수 없다. Lee의 방법은 컬러가 가변되는 백색 에미터에 대해 조정할 수 있지만, 3개의 컬러 신호로부터 4개의 컬러 신호로의 변환 후에 보정하기 위한 6개의 계수의 세트가 필요하다. 이 방법은 연산적이고 메모리 집약적(memory intensive)이어서, 너무 느려, 큰 디스플레이에서 구현하기 어렵다. 이 방법에서의 데이터의 수집은 시간 낭비적이고 노동 집약적일 수 있는 수동 조정을 필요로 한다. 이것은, 측색 측정보다 더 복잡하고 시간 낭비적인 스펙트럼 데이터의 수집을 필요로 한다. 또한, 이는, 원하는 RGB 컬러와 RGBW 컬러 간의 측색 매칭을 수학적으로 보장하지 않는다.
따라서, 에미터의 컬러가 농도에 의해 변화 가능할 때에, 이미지 또는 다른 데이터를 유지하여, 3개의 컬러 입력 신호를 4개 이상의 출력 신호로 변환하는 향상된 방법을 제공할 필요가 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은, 디스플레이의 3색 영역 규정 컬러 프라이머리에 대응하는 3개의 컬러 입력 신호(R, G, B)를, 디스플레이의 색영역 규정 컬러 프라이머리와 하나의 추가 프라이머리에 대응하는 4개의 컬러 출력 신호(R', G', B', W)로 변환하는 방법에 관한 것이며, 추가 프라이머리는 구동 레벨에 의해 변화되는 컬러를 가지며, 상기 방법은,
a) 3개의 컬러 입력 신호(R, G, B)를 수신하는 단계와,
b) 상기 3개의 컬러 입력 신호(R, G, B)에 의해 추가 프라이머리(WR, WG, WB)의 구동 레벨 세트와, 상기 추가 프라이머리의 구동 레벨과 상기 3개의 색영역 규정 프라이머리의 각 농도 간의 관계(50R, 50G, 50B) 세트를 산출하는 단계와,
c) 추가 프라이머리(W)의 구동 레벨로서 상기 추가 프라이머리(WR, WG, WB)의 구동 레벨 세트로부터 최소값을 선택하는 단계와,
d) 상기 c) 단계에서 선택된 추가 프라이머리(W)의 구동 레벨과 상기 관계(50R, 50G, 50B) 세트에 근거하여 변경값(RW, GW, BW)를 산출하는 단계와,
e) 상기 대응 3개의 컬러 입력 신호(R, G, B)로부터 상기 변경값(RW, GW, BW)를 감산하여 색영역 규정 컬러 출력 신호(R', G', B')를 산출하는 단계와,
f) 상기 c) 단계 및 e) 단계의 결과로부터 4개의 컬러 출력 신호(R', G', B', W')를 형성하는 단계를 포함한다.
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(효과)
본 발명의 장점은, 농도에 의해 컬러가 변화되는 색영역 내 에미터가 4개의 신호로 나타내어지는 경우이더라도, 3개의 컬러 입력 신호를 4개의 컬러 출력 신호로 변환할 수 있는 것이다. 본 발명의 또 다른 장점은 컬러 과학(color science)의 제 1 원칙에 근거하여, 결과 신호에 대한 조정 단계가 불필요한 것이다. 본 발명의 또 다른 장점은 데이터 수집이, 간단한 측정을 이용하고, 작은 메모리가 필요하며, 빠르고, 완전 자동화할 수 있는 것이다. 본 발명의 또 다른 장점은 RGB 컬러와 등가 RGBW 컬러 간의 양호한 측색 매칭을 얻는 것이다.
도 1은 본 발명의 방법에서 이용할 수 있는 OLED 디바이스의 일 실시예의 평면도,
도 2는 구동 레벨에 의해 변화되는 컬러를 갖는 추가 프라이머리에 대한 발광 결과를 나타내는 1931 CIE 색도도,
도 3은 디스플레이의 추가 프라이머리의 구동 레벨과 디스플레이의 3개의 색영역 규정 프라이머리의 농도 간의 관계를 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명의 방법에 따라, 3개의 컬러 입력 신호로부터 4개의 컬러 출력 신호의 값을 결정할 때에 3개의 컬러 입력 신호와 이 관계를 어떻게 사용하는지를 나타내는 도 3의 관계의 그래프,
도 5는 3개의 색영역 규정 프라이머리의 농도와 그들의 각 구동 레벨 간의 관계를 나타내는 그래프,
도 6은 이 방법의 일 실시예에서의 단계 및 이들 단계의 결과를 나타내는 블럭도,
도 7a 및 도 7b는 종래 방법과 비교되는 본 발명의 방법의 결과는 나타내는 CIELAB의 도면이다.
도 1은, 본 발명의 방법에서 이용할 수 있는 OLED 디바이스와 같은 가색 디스플레이 디바이스의 일 실시예의 평면도를 도시한다. 본 방법은 OLED 디스플레이의 실시예와 관련하여 주로 설명하지만, 본 발명은 LCD 및 순차 필드 컬러 프로젝션 시스템과 같은 다른 가색 디스플레이 디바이스에도 적용 가능함을 유의해야 한다. 디스플레이는 동등한 수의 프라이머리에 대응하는, 적어도 4개의 발광 소자를 각각 구비하는 하나 이상의 화소(20)를 포함한다. 3개의 프라이머리는 색영역 규정 프라이머리(gamut-defining primaries)이며, 즉, 디스플레이가 생성할 수 있는 컬러의 범위를 규정하는 빛을 발광 소자가 발광하며, 통상 적색(R) 프라이머리(30R), 녹색(G) 프라이머리(30G), 청색(B) 프라이머리(30B)이다. 추가적인 W 프라이머리(30W)는 구동 레벨 및 이에 따른 농도에 따라 변하는 컬러를 가진다. OLED 시스템에 있어서, 구동 레벨에 의한 컬러 변화는 광대역 발광 소자, 즉 단일 색 이상을 발광하고 색영역 범위 내에 있는 소자에서 공통적으로 발생한다. 이는, 백색 에미터에서는 가장 흔한 문제이지만 본 발명은 이러한 경우에 한정되지 않는다. 색영역 규정 소자가 좁은 범위의 파장을 생성하는(예컨대, 적색 프라이머리(30R)는 600㎚보다 긴 파장의 광만을 생성하는) 패터닝된(patterned) OLED 에미터(emitter)에 있어서, 일반적으로 농도에 의한 컬러 변화는 문제가 아니다. 필터링된 OLED 에미터(예컨대 백색광과 같은 광대역 광을 적색 프라이머리(30R)가 내부적으로 생성하지만, 컬러 필터는 외부 발광을 적색 광으로 한정함)에 있어서, 필터를 신중하게 선택하면 광대역 에미터가 생성할 수 있는 많은 컬러 변화를 제거할 수 있다. 따라서, 컬러 변화는 주로 필터링되지 않은 광대역 에미터, 예컨대 추가 프라이머리(30W)에서의 문제이다.
도 2는 4개의 에미터에 대한 발광 결과를 나타내는 1931 CIE 색도도를 도시한다. 이들 에미터는 3개의 색영역 규정 프라이머리(적색 프라이머리(210), 녹색 프라이머리(220), 청색 프라이머리(230)), 및 구동 레벨 및 그에 의한 강도에 따라 변화되는 컬러를 갖고, 적색 프라이머리, 녹색 프라이머리, 청색 프라이머리에 의해 규정되는 색 영역 범위 내에 있는 추가 프라이머리(W, 240)를 포함한다. 도시한 바와 같이, W 프라이머리에 대한 일련의 판독은 일련의 구동 레벨에서 행해진다. 각 구동 레벨에 대해서는, 색도(x, y) 및 휘도(Y)가 색채계(colorimeter)에 의해 측정된다. 이들 값은 오스트리아 CIE Central Bureau in Vienna에 의해 발행된 "Colorimetry" CIE 발생 15:2004 제3판에서 제시된 연산에 따라 XYZ 3색 자극값(tristimulus values)으로 변환될 수 있다. XYZ 3색 자극값을 수학식 1에서 사용하여, 각 구동 레벨에서 추가 프라이머리와 동등한 컬러를 생성하는 적색 농도, 녹색 농도, 청색 농도(Ri, Gi, Bi)를 생성할 수 있다.
Figure 112009062590892-pct00001
수학식 1에서 주어지는 관계는 W. T. Hartmann 및 T.E. Madden에 의한 "Prediction of display colorimetry from digital video signals", J. Imaging Tech, 12, 103-108, 1987에서 인용되었다. 3×3 행렬은 역 프라이머리 행렬(inverse primary matrix)로서 알려져 있으며, 행렬 XR, YR, ZR의 열은 적색 영역 규정 프라이머리에 대한 3색 자극값이고, 행렬 XG, YG, ZG의 열은 녹색 영역 규정 프라이머리에 대한 3색 자극값이며, 행렬 XB, YB, ZB의 열은 청색 영역 규정 프라이머리에 대한 3색 자극값이다. 다른 색영역 규정 프라이머리를 가진 백색 포인트를 디스플레이하는 것을 달성하는 데 필요할 프라이머리의 최대 레벨에서, 각각의 색영역 규정 프라이머리의 XYZ 3색 자극값을 발생시키는 색채계 측정이 이루어지는데, 나머지 2 개의 색영역 규정 프라이머리는 턴오프된다. W 프라이머리의 각 구동 레벨에서 수학식 1을 이용하여 연산된 적색, 녹색, 청색 농도가, 도 3에 도시한 바와 같이 플롯되어, W 프라이머리에 대한 구동 레벨의 범위에 걸쳐 함께 등가 컬러를 생성하는 R, G, B의 농도와 W 프라이머리의 구동 레벨 간의 관계가 결정된다. 종래에 알려진 방법에 부가하여, 본 발명에서 이용하는 3색 자극 측정(tristimulus measurements)은 공동으로 양도되고, 동일 날짜로 제출된 공동 계류중인 미국 출원 제11/734,934호의 디스플레이 조정 방법에 따라 용이하게 이루어질 수 있다.
도 3은 디스플레이의 추가 프라이머리의 일 실시예의 구동 레벨과 디스플레이의 3개의 색영역 규정 프라이머리의 농도 간의 관계를 나타내는 그래프를 도시한다. 이 관계는 수학식 1을 이용하여 결정될 수 있다. 가로축은 특정 프라이머리의 밝기를 제어하기 위한 값인 추가 프라이머리의 구동 레벨을 나타낸다. 구동 레벨은 예컨대 디스플레이에 대한 코드값일 수 있다. 본 실시예에서는, 구동 레벨은 8비트 디지털값이지만, 본 발명은 8비트 또는 디지털 신호에 한정되지 않는다. 세로축은 색영역 규정 프라이머리의 농도를 나타낸다. 본 실시예에서는, 농도는 12비트값이지만, 본 발명은 12비트에 한정되지 않는다. 도 3은 구동 레벨에 의해 변화되는 컬러를 갖는 추가 프라이머리에 대한 것이다. 예컨대, 추가 프라이머리의 80 구동 레벨에서, 추가 프라이머리에 대해 등가 컬러를 생성하는 상대적 R:G:B 농도는 1700:600:1000(8.5:3:5)이다. 이들 비는 상이한 구동 레벨에서 일정하지 않다. 125의 구동 레벨에서는, 대응비는 3000:900:1500(10:3:5)이다. 따라서, 추가 프라이머리에 대한 80의 구동 레벨에서 야기되는 컬러-매칭 알고리즘은, 당해 알고리즘이 컬러 변화를 고려하지 못하는 경우, 125의 상이한 구동 레벨에서 정확한 컬러를 주지 않을 것이다.
도 4는, 본 발명의 방법에 따라, 3개의 컬러 입력 신호로부터 4개의 컬러 출력 신호의 값을 결정할 때에 3개의 컬러 입력 신호와 상기 관계를 어떻게 사용하는지를 나타내는 도 3의 관계의 그래프를 나타낸다. 본 예에서는, 적색, 녹색, 청색에 대한 농도 신호를 나타내고, 디스플레이의 색영역 규정 프라이머리에 대응하는 3개의 컬러 입력 신호로 특정되는 원하는 컬러에서 시작된다. 컬러 입력 신호가 농도에 대해 비선형인 경우, 먼저 예컨대 sRGB(IEC 61966-2-1:1999, Sec. 5.2.)와 같은 변환에 의해 선형 신호로 변환될 수 있다. 적색 신호 R은 3000의 농도를 가지고, 녹색 신호 G는 2000의 농도를 가지며, 청색 신호 B는 1000의 농도를 가진다. 도 3의 관계와 3개의 컬러 입력 신호를 이용하여, 디스플레이의 4개의 프라이머리(색영역 규정 프라이머리 및 추가 프라이머리)에 대응하는 4개의 컬러 출력 신 호(R', G', B', W)에 대한 값을 결정할 수 있다. 도 3의 관계에 근거하면, 컬러 입력 농도 각각은 W 채널에 대한 구동 레벨에 대응한다. 예컨대, 3000의 적색 농도는 125의 W 채널 구동 레벨에 대응한다. 마찬가지로, 2000의 녹색 농도는 220의 W 채널 구동 레벨에 대응하고, 1000의 청색 농도는 80의 W 채널 구동 레벨에 대응한다. 본 예에서 가장 작은 구동 레벨 80은 소정 채널에서 원하는 것 이상을 사용하여, 원하는 컬러를 생성하지 않고 R, G, B 농도의 일부를 치환하는데 이용할 수 있는 W 채널의 최대값이다. 디스플레이가 가색되므로, 가장 작은 구동 레벨(예컨대 80) 이하의 어떤 W 채널 구동 레벨이 이용되어, W 채널에 의해 제공되지 않는 소정의 광은 R, G, 및/또는 B 채널에 의해 형성될 수 있다. 종래에서의 다른 방법에서는 W 채널 구동 레벨을 결정하기 위한 감마 보정 테이블(gamma correction table)이 필요하다. 그러한 테이블은 여기서 설명하는 방법에서는 필요하지 않다.
W 채널에 대한 80의 구동 레벨은 1700의 적색 농도, 600의 녹색 농도, 1000의 청색 농도와 동등한 컬러를 생성하며, 이들은 변경값으로 지칭된다. 변경값이 결정된 후에, 본 경우에는 감산에 의해 컬러 입력 신호의 R, G, B 성분에 적용하여, 본 경우에 각각 적색 1300, 녹색 1400, 청색 0인 4개의 컬러 출력 신호의 R', G', B'값을 형성할 수 있다. 따라서, 농도 공간에서 3000, 2000, 1000의 컬러 입력 신호(R, G, B)가 주어지면, 1300, 14000, 0, 80의 4개의 컬러 출력 신호(R', G', B', W)가 결정되며, 여기서 W 신호는 디스플레이 구동 레벨이고, 다른 신호들은 농도 공간이다. 후술하는 바와 같이, 4개의 컬러 출력 신호 또는 변환된 값으로 디스플레이를 구동할 수 있다.
곡선(50R, 50G, 50B)이 단조적으로 증가할 때에는, W 채널의 구동 레벨로서의 3개의 W 채널 구동 레벨 중 가장 작은 구동 레벨을 선택하는 것으로 충분하다. 이들 3개의 곡선이 단조적으로 증가하지 않으면, 그 경우에 더 낮은 구동 레벨이 더 낮은 농도에 대응되는 것이 보장되지 않기 때문에, 최대 W 구동 레벨은 3개의 구동 레벨의 최소보다 작을 수 있다. 이 방법은 여전히 사용될 수 있지만, W 구동 레벨이 감소되어, 변경값들이 모두 대응하는 R, G, B 컬러 입력 신호보다 적다.
도 3에 도시한 3개의 색영역 규정 프라이머리의 농도와 추가 프라이머리(W)의 구동 레벨 간의 관계가 디스플레이에서의 룩업 테이블에 규정될 수 있다. 역룩업 테이블(예컨대 8비트 구동 레벨에 대한 12비트 농도)에 있어서, 룩업 테이블에 모든 가능한 값들의 서브세트를 포함시킴으로써 공간을 절약할 수 있다. 따라서, 룩업 테이블은 다른(또는 4번째, 8번째, …) 농도값마다 가진다. 이와 달리, 상기 관계는 디스플레이의 회로에서의 하나 이상의 기능(들)에 의해 규정될 수 있다.
추가 프라이머리에 대해서, 실제로 공급되는 최대 추가 프라이머리 농도의 상대적 비율인 추가 프라이머리 혼합비를 규정할 수 있다. 추가 프라이머리 혼합비는 0으로부터 1까지일 수 있다. 도 4의 예에서, 알고리즘은 원하는 컬러(R, G, B에 대해 각각 3000, 2000, 1000)를 추가 프라이머리로 최대한 치환하므로, 이 비는 1이다. 어떠한 상황에서는, 추가 프라이머리가 최대 농도보다 적게 제공되도록, 4개의 컬러 출력 신호의 값 W는 추가 프라이머리 혼합비에 근거하여 결정되는 것이 바람직하다. 예컨대, 0.5의 추가 프라이머리 혼합비를 제공하기 위해서는, 0.5가 곱해진 컬러 입력 신호(즉, R, G, B에 대해 1500, 1000, 500)를 이용하여, 전술한 바와 같이 W 채널 구동 레벨을 결정할 수 있다.
1보다 작은 추가 프라이머리 혼합비를 갖는 것이 바람직한 상황이 있을 수 있다. 예컨대, W 에미터의 컬러에 매우 근접한 컬러에서, R, G, B 에미터로부터 발광이 거의 없거나 전혀 없는 상태로 이용할 수 있다. 이것은 충분한 전력의 절약을 제공하면서, 많은 화소(예컨대 도 1의 화소(20)의 프라이머리(30B 30G, 30R))이 어두워져, 시청자는 높게 화소 처리된 디스플레이를 볼 수 있다. 시청자에게 연속적인 디스플레이의 착각을 지속하기 위해서 작은 W로 소정의 R, G, B를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
1보다 작은 추가 프라이머리 혼합비가 요구되는 다른 조건은 매우 낮은 농도에서이다. 분석적 한계로 인해, 매우 낮은 구동 레벨에서 W 에미터의 3색 자극값을 정확히 측정하는 것이 불가능할 수 있어, W 에미터의 R, G, B를 정확히 연산하는 것은 불가능할 수 있다. 낮은 농도에서의 부정확한 컬러 표현을 방지하기 위해서, 디스플레이 상에, 하나 이상의 3색 영역 규정 프라이머리의 선택된 임계 농도 이상으로 컬러를 디스플레이할 때, 또는 추가 프라이머리의 선택된 임계 구동 레벨 이상의 4개의 컬러 출력 신호의 값 W를 가질 때에는 이 방법을 사용하고, 추가 프라이머리가 사전 결정된 임계 농도 또는 구동 레벨 이하에서는 사용되지 않는 것이 유용할 수 있다. 이들 임계값 중 하나 이하로 어떠한 컬러를 디스플레이할 때, 본래의 3개의 컬러 입력 신호가 4개의 컬러 출력 신호 대신에 사용된다. 사전결정된 임계값은, 제어 로직에 적합할 때에, 도 4의 W 구동 레벨축 또는 농도축 상에서 선택될 수 있다. 임계값은 임계값이 어느 축에 적용되는지 측정 기구의 능력 및 애 플리케이션을 포함하는 요인들에 따라 변할 수 있다.
사전결정된 임계값의 경우에, 사전결정된 임계값보다 큰 한 영역에서 추가 프라이머리 혼합비가 페이징인(phasing-in)하는 경우를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 25 이하의 W 구동 레벨에서, 추가 프라이머리 혼합비는 0일 수 있고, 40 이상의 W 구동 레벨에서는, 혼합비는 1일 수 있으며, 25에서 40 사이에서는 혼합비는 0에서 1까지 증가할 수 있다.
도 5는 3색 영역 규정 프라이머리의 농도와 그들의 각 구동 레벨 간의 관계를 나타낸다. 이들 관계(예컨대, R, G, B 각각의 감마 테이블 또는 전력 함수)를 통해서, 4개의 컬러 출력 신호의 R', G', B' 성분은 디스플레이의 구동에 이용할 수 있는 디스플레이 구동 레벨, 예컨대 색영역 규정 프라이머리 각각에 대한 코드값으로 변환할 수 있다.
디스플레이의 3색 영역 규정 컬러 프라이머리에 대응하는 3개의 컬러 입력 신호(R, G, B)를, 디스플레이의 색영역 규정 프라이머리 및 하나의 추가 프라이머리에 대응하는 4개의 컬러 출력 신호(R', G', B', W)로 변환하는 본 발명의 일 실시예에서의 단계들 및 그 단계들의 결과의 블럭도를 나타내는 도 6, 및 도 4 및 도 5를 참조하면, 여기서 추가 프라이머리는 구동 레벨에 의해 변화되는 컬러를 가진다. 먼저, 방법(100)에 있어서, 3개의 컬러 입력 신호(R, G, B)를 수신한다(단계 110). 컬러 입력 신호는 전술한 바와 같이 추가 프라이머리 혼합비를 선택적으로 조정할 수 있다(단계 120). 각각의 컬러 신호는, 농도 대 구동 레벨 룩업 테이블 을 통해, 그 컬러와 동등한 레벨을 생성하는 W 채널 구동 레벨(WR, WG, WB)로 변환된다(단계 130). WR, WG, WB 중 가장 낮은 W 채널 구동 레벨이 선택되고(단계 140), 그에 의해, WMin을 제공하여, 이 값이, 3개의 구동 레벨 대 농도 룩업 테이블을 통해, 3색 영역 규정 프라이머리에 대한 등가 농도 또는 변경값(RW, GW, BW)으로 변환된다(단계 150). WMin은 4개의 컬러 출력 신호의 구동 레벨값 W도 결정한다(단계 160). 등가 농도는 대응 컬러 입력 신호로부터 감산되어(단계 170), 색영역 규정 컬러 출력 신호(R', G', B')가 제공된다. 색영역 규정 컬러 출력 신호는 또한 색영역 규정 프라이머리에 대한 구동 레벨(RD, GD, BD)로 변환된다(단계 180). 변환된 값을 디스플레이의 구동에 이용할 수 있다.
여기서 설명하는 방법은 추가 색영역 규정 프라이머리를 구비하는 디스플레이, 예컨대 화소가 적색, 녹색, 청색, 백색, 황색 에미터를 구비하는 디스플레이로 더 확대될 수 있다. 컬러 입력 신호는 R, G, B를 구비한다. 본 발명의 방법을 먼저 이용하여 R', G', B', W 신호를 결정한다. 그 후 R', G', B' 신호를 이용하여, 예컨대 Murdoch 등에 의한 미국 특허 제6,897,876호의 방법에 의해 황색 신호 Y 및 더욱 조정된 적색, 녹색, 청색 신호(R", G", B")를 결정한다.
도 7a 및 도 7b는 구동 레벨에 대해 채색된 추가 프라이머리 시프트에 대해서, Murdoch 등에 의한 미국 특허 제6,897,876호의 방법과 같은 종래기술의 방법과 비교하여 여기서 설명하는 방법의 결과를 나타내는 CIELAB이다. 여기서 추가 프라 이머리는 백색이다. 상기 양 발명의 적용 후의 구동 레벨의 함수로서, 추가 프라이머리에 대해 얻어지는 XYZ 3색 자극값 데이터는, 오스트리아 비엔나 주재의 CIE Central Bureau에 의해 발행된 "Colorimetry", CIE 발생 15:2004 제3판에서 기술된 연산에 따라 CIELAB 데이터를 연산하기 위해 CIE Standard Illuminant D65 참조 백색 포인트에 대한 XYZ와 함께 이용된다. CIELAB는 시각적으로 인지 가능한 색차를 매우 근사하도록 유도된 대략 균일한 컬러 공간이다. 도 7a는 b* 대 a* 결과를 나타낸다. + 심볼은 구동 레벨에서 녹색으로부터 황색으로 시프트되는 추가 프라이머리를 설명할 수 없는 Murdoch 등의 방법에 의한 결과를 나타낸다. + 심볼로 표시된 b* 대 a*의 값은 CIELAB 컬러 공간에 대해 규정된 최소 인지 차이(just noticeable difference)(250)보다 큰 시각적으로 인지 가능한 단위에 대응한다. 원은, 모든 구동 레벨에 대한 a*, b* 차원에서 추가 프라이머리에 대한 컬러가 1단위 반지름 내에 충분히 위치하게 하고, 이들을 원점(a*=0, b*=0) 주위에 대체로 균일하게 인지 가능하게 하는, 본원의 방법을 적용한 후의 결과를 나타낸다. CIELAB 균일 컬러 공간은 3차원이기 때문에, 도 7b에서의 L*(밝기) 대 Cab*(채도) 결과를 나타내는 것도 중요하다. + 심볼은 중간값을 채색하도록 하는, 흑색으로부터 백색으로의 많은 구동값에 대해 시각적으로 인지 가능한 Cab*값을 3에서부터 6까지 갖는 추가 프라이머리를 특징으로 하는 Murdoch 등의 방법에 의한 결과를 나타낸다. 원은 여기서 설명하는 방법을 적용한 후의 결과를 나타낸다. 이 방법은 추가 프라이머리 Cab*에 있어서 시각적으로 무색이거나 회색인 컬러에 위치하도록 한다.
참조 부호 리스트
20: OLED 디바이스 화소
30B: 청색 프라이머리
30G: 녹색 프라이머리
30R: 적색 프라이머리
30W: 색영역 이내 프라이머리
50B: 청색 농도 대 구동 레벨
50G: 녹색 농도 대 구동 레벨
50R: 적색 농도 대 구동 레벨
70B: 청색 감마 곡선
70G: 녹색 감마 곡선
70R: 적색 감마 곡선
100: 신호 변환 방법
110: 입력 수신 단계
120: 혼합비 단계
130: 제 1 룩업 단계
140: 최소 선택 단계
150: 제 2 룩업 단계
160: W 구동 레벨 단계
170: 변환 단계
180: 다음 변환 단계
210: 적색 프라이머리
220: 녹색 프라이머리
230: 청색 프라이머리
240: 색영역 이내 프라이머리
250: 최소 인지 차이

Claims (17)

  1. 디스플레이의 3색 영역 규정 컬러 프라이머리(three gamut-defining color primaries)에 대응하는 3개의 컬러 입력 신호(R, G, B)를, 상기 3색 영역 규정 컬러 프라이머리 및 구동 레벨에 따라 변하는 컬러를 가진 하나의 추가 프라이머리에 대응하는 4개의 컬러 출력 신호(R', G', B', W)로 변환하는 방법에 있어서,
    a) 3개의 컬러 입력 신호(R, G, B)를 수신하는 단계;
    b) 상기 3개의 컬러 입력 신호(R, G, B)에 근거하여 상기 추가 프라이머리(WR, WG, WB)의 구동 레벨 세트와, 상기 추가 프라이머리의 구동 레벨과 상기 3색 영역 규정 컬러 프라이머리의 각 농도 간의 관계(50R, 50G, 50B) 세트를 산출하는 단계;
    c) 추가 프라이머리(W)의 구동 레벨로서, 상기 추가 프라이머리(WR, WG, WB)의 구동 레벨 세트로부터 최소값을 선택하는 단계;
    d) 상기 c) 단계에서 선택된 추가 프라이머리(W)의 구동 레벨과 상기 관계(50R, 50G, 50B) 세트에 근거하여 변경값(RW, GW, BW)를 산출하는 단계;
    e) 상기 3개의 컬러 입력 신호(R, G, B)로부터 상기 변경값(RW, GW, BW)를 감산하여 색영역 규정 컬러 출력 신호(R', G', B')를 산출하는 단계; 그리고
    f) 상기 c) 단계 및 e) 단계의 결과로부터 4개의 컬러 출력 신호(R', G', B', W')를 형성하는 단계를 포함하는 컬러 신호 변환 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 3색 영역 규정 컬러 프라이머리는 적색 프라이머리, 녹색 프라이머리, 청색 프라이머리이고,
    상기 추가 프라이머리는 상기 적색 프라이머리, 녹색 프라이머리, 청색 프라이머리에 의해 규정되는 색영역 내의 컬러를 가짐을 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 추가 프라이머리의 구동 레벨과, 상기 3색 영역 규정 컬러 프라이머리들의 농도들 간의 관계는 룩업 테이블에 규정되어 있음을 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 추가 프라이머리의 구동 레벨과, 상기 3색 영역 규정 컬러 프라이머리들의 농도들 간의 관계는 하나 이상의 함수(들)에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    공급되는 최대 추가 프라이머리 농도의 상대적 비율인 추가 프라이머리 혼합비를 규정하는 단계를 더 포함하되,
    상기 4개의 컬러 출력 신호 중 W값은 상기 추가 프라이머리 혼합비에 근거하여 더 결정됨을 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 4개의 컬러 출력 신호 또는 상기 4개의 컬러 출력 신호로부터 변환된 값으로 상기 디스플레이를 구동하는 단계를 더 포함하되,
    상기 디스플레이는 상기 3색 영역 규정 컬러 프라이머리 및 상기 추가 프라이머리에 대응하는 광을 방출하는 발광 소자를 포함함을 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 4개의 컬러 출력 신호 또는 상기 4개의 컬러 출력 신호로부터 변환된 값은, 상기 추가 프라이머리의 선택된 임계 구동 레벨보다 큰 4개의 컬러 출력 신호 중 W값을 가지는 컬러를 상기 디스플레이 상에 디스플레이할 때, 상기 디스플레이를 구동하는 데 사용되며,
    상기 3개의 컬러 입력 신호 또는 상기 3개의 컬러 입력 신호로부터 변환된 값은, 상기 추가 프라이머리의 선택된 임계 구동 레벨보다 작은 4개의 컬러 출력 신호 중 W값을 가지는 모든 컬러를 상기 디스플레이 상에 디스플레이할 때, 상기 추가 프라이머리의 선택된 임계 구동 레벨 이하에서는 이용되지 않도록, 상기 디스플레이를 구동하는 데 사용됨을 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    공급되는 최대 추가 프라이머리 농도의 상대적 비율인 추가 프라이머리 혼합비를 규정하는 단계를 더 포함하되,
    상기 4개의 컬러 출력 신호 중 W값은 또한 상기 추가 프라이머리 혼합비에 근거하여 더 결정됨을 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 선택된 임계값보다 큰 영역에서 상기 추가 프라이머리 혼합비가 페이징인(phasing-in)하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 4개의 컬러 출력 신호 또는 상기 4개의 컬러 출력 신호로부터 변환된 값은 상기 3색 영역 규정 컬러 프라이머리 중 하나 이상의 선택된 임계 농도보다 높은 컬러를 상기 디스플레이 상에 디스플레이할 때, 상기 디스플레이를 구동하는 데 사용되고,
    상기 3개의 컬러 입력 신호 또는 상기 3개의 컬러 입력 신호로부터 변환된 값은, 상기 3색 영역 규정 컬러 프라이머리 중 하나 이상의 선택된 임계 농도 이하의 모든 컬러를 상기 디스플레이 상에 디스플레이할 때, 상기 선택된 임계 농도 이하에서는 상기 추가 프라이머리를 사용하지 않도록, 상기 디스플레이를 구동하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    공급되는 최대 추가 프라이머리 농도의 상대적 비율인 추가 프라이머리 혼합비를 규정하는 단계를 더 포함하되,
    상기 4개의 컬러 출력 신호 중 W값은 또한 상기 추가 프라이머리 혼합비에 근거하여 더 결정되는 것을 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 선택된 임계 농도보다 큰 영역에서의 상기 추가 프라이머리 혼합비가 페이징인(phasing-in)하는 단계를 더 포함하는 것으로 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 4개의 컬러 출력 신호의 상기 R', G', B' 성분은 디스플레이 구동 레벨로 변환되는 것을 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 3개의 컬러 입력 신호 (R, G, B)의 3개 성분 각각은 농도(intensity)인 것을 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 3개의 컬러 입력 신호(R, G, B)를 생성하기 위해 비선형 입력 신호를 선형 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 추가 프라이머리에 대한 상기 구동 레벨은 코드값인 것을 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러 출력 신호의 R'값, G'값, B'값 각각은 농도인 것을 특징으로 하는 컬러 신호 변환 방법.
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